Confronto tra le batterie in termini di densità energetica, tempi di ricarica e costi.
Se ne sente parlare sempre più spesso delle batterie al sodio, come un’alternativa futura a quelle agli ioni di litio. La prima caratteristica che viene in mente è quella della sicurezza. A quanto pare le batterie al sodio non presentano gli inconvenienti di autoaccensione (se danneggiate) di quelle agli ioni di litio. Se questa è una caratteristica essenziale, possiamo dire che le batterie al sodio sono migliori di quelle al litio?
Per trarre delle conclusioni dovremmo e analizzare tutte le altre proprietà relative alla densità energetica, che sono in grado di immagazzinare, i tempi di ricarica e i costi.
Densità energetica (quanto energia immagazzinano)
Le batterie agli ioni di litio, nelle versioni più recenti, sono in grado di immagazzinare fino a 300 Wh/kg. Inoltre il peso e lo spazio sono inferiori, e questo è essenziale nei veicoli elettrici e dispositivi portatili.
Quelle agli ioni di sodio presentano una densità inferiore fino a 160 Wh/kg. E sono più adatte per applicazioni stazionarie (accumuli di rete) e mobilità interna.
Tempi di ricarica
I tempi, per le batterie agli ioni di litio, con le tecnologie di ultima generazione, variano da 20-30 minuti per una ricarica fino all’80%. In questo caso il loro degrado è significativamente più veloce.
Quelle agli ioni di sodio sono più veloci nella ricarica, grazie alla migliore stabilità termica e minori rischi di dendriti (strutture ad albero che si formano nella solidificazione di metalli e leghe). Addirittura, alcuni prototipi ancora in fase di studio, hanno mostrato ricariche complete in pochi minuti.
Costi
I costi sono nettamente a favore delle batterie al sodio ($50–80/kWh). Molto più economico e abbondante in natura (presente nell’acqua di mare). Inoltre non necessitano di ulteriori materiali critici come cobalto e litio.
Le batterie al litio hanno attualmente costi più elevati a causa della scarsità di litio ($100–150/kWh su scala industriale), e sono soggette alla volatilità geopolitica.
Altre caratteristiche delle batterie al sodio che si differenziano per i cicli di carica-scarica, molto più favorevoli con circa 2000-5000 cicli, contro i 500-2000 di quelle agli ioni di litio.
Anche le temperature influiscono sulla gestione in generale e le batterie al sodio presentano minori problematiche alle basse temperature che non quelle al litio, molto sensibili al freddo.
Stato Attuale della Ricerca sulle Batterie agli Ioni di Sodio (Na-ion)
Le batterie al sodio stanno vivendo un rapido sviluppo come alternativa più economica e sostenibile rispetto a quelle al litio. Sugli elettroliti, quelli al sodio di multima generazione, presentano una miglior stabilità termica.
Come prevedibile la Cina è in testa con CATL che ha annunciato la prima batteria agli ioni di sodio da 160 Wh/kg che si ricarica all’80% in 15 minuti.
Considerazioni
Attualmente le batterie agli ioni di litio rappresentano ancora la miglior soluzione per la mobilità dei veicoli elettrici. Quelle invece al sodio sono maggiormente performanti nei veicoli industriali interni alle aziende, per stoccaggi fissi di energia e per veicoli con mobilità a corto raggio.
La ricerca è però ormai in uno stato avanzato per ridurre le differenze di accumulo dell’energia e sfruttare, invece, i vantaggi della reperibilità dei materiali e dei costi con la variante delle batterie a sodio-metallo. Alla fine di quest’anno e del prossimo assisteremo sicuramente a un lancio delle batterie al sodio, almeno sui veicoli di fascia piccola e media.
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